[發明專利]一種錳鈦復合改性沸石及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011321621.1
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112717993A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 張春暉;魯文靜;唐佳偉;孫桂容;楊博;師學璐;胡宇鋒;焦亞楠;趙桂峰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: B01J29/78
• 分類號: B01J29/78;B01J35/10;B01J37/03;B01J37/10;B01J37/30;B01J20/18;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/72;C02F101/20;C02F103/10
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 李瀟

本發明公開一種錳鈦復合改性沸石的制備方法，包括：對含有納米MnO₂、納米TiO₂和沸石的溶液攪拌、靜置，獲得凝膠；對所述凝膠進行干燥、研磨和焙燒，得到所述錳鈦復合改性沸石。本發明還提供了一種錳鈦復合改性沸石及其應用。本發明通過沸石負載納米TiO₂和納米MnO₂所制成的錳鈦復合改性沸石，可以有效的去除礦井水中的鐵錳離子，操作簡單，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及化學領域，尤其涉及一種錳鈦復合改性沸石及其制備方法和應用。

背景技術

我國是世界上最大的礦產資源開發利用的國家之一，礦產資源的開發利用對我國經濟發展作出了巨大貢獻的同時，也對生態環境產生了破壞和污染。其中煤礦產生的含鐵、錳礦井水因其有較高含量溶解氧、溶解固體以及硬度等污染物，在排放過程中會腐蝕管道及泵，當排入地面和地表時，它將污染水體，對動植物、微生物及人體健康產生負面影響，并且破壞自然景觀。因此，選擇合適的方法來去除礦井水中的鐵錳具有十分重要的意義。該類礦井水主要是地層中含鐵、錳地下水滲透而形成，礦井水中鐵、錳是以二價鐵或二價錳的形式存在，受煤礦開采過程的影響，造成煤礦含鐵、錳礦井水又具有不同于含鐵錳地下水質的特點。國內礦井水除鐵錳工藝主要采用“混凝沉淀+過濾”凈化工藝，混凝沉淀對鐵的去除率在90％以上，對錳的去除率僅有20％左右，因此提高除錳效果是礦井水能否到達回用要求的關鍵。接觸氧化法作為除鐵錳的最有效方法之一，主要利用不同過濾材料對鐵錳離子的吸附氧化作用，不同過濾材料因其成分以及性能的不同，對鐵錳離子的去除效果也不盡相同。傳統的過濾材料(石英砂，天然錳砂等)對鐵離子的去除效果比較顯著，但對錳離子的去除效果甚微，尤其是在濾池啟動和早期運行階段，存在諸如濾池啟動耗時長、對水環境較敏感以及出水欠穩等問題。因此為了改善天然濾料的弊端，基于傳統過濾材料的遷移及吸附機理，通過物理和化學方法(高溫、金屬氧化物或氫氧化物表面涂層等)進行改性，制得具有比表面積大、吸附位點多等特征的改性濾料，可實現對鐵錳離子的協同高效去除。

在濾料改性的過程中，選擇適當的除鐵除錳濾料和改性劑，不但直接影響著礦井水中鐵、錳的去除效果，而且也會大大降低其經濟成本。單一改性濾料存在表面官能團單一、污染物去除效果不理想、改性劑負載強度不夠高等問題，而復合改性濾料能夠將多種改性劑的優點有機結合在一起，可解決部分單一改性濾料去除污染物的效果不理想的難題。常用的濾料有錳砂濾料、石英砂、沸石，錳砂濾料一般由天然錳礦石加工而成，成本較高，且濾料的成熟時間長；石英砂表面較為光滑、比表面積小，錳負載量、滲透系數較低，因此上述濾料均存在不足之處。而沸石作為一種分布廣泛、儲量大、廉價易得的非金屬礦，是一種環保、綠色、無污染的天然吸附材料，具有良好的耐酸堿性、熱穩定性，且沸石的比表面積大、表面空隙多，改性后可負載更多的錳。沸石獨特的結構、其在資源上分布的優勢以及可循環利用的特性使其廣泛用于各個環保領域，是一種新興的環境功能修復材料。

針對傳統濾料的不足，有必要提供一種錳離子去除效率高的改性沸石。

發明內容

本發明公開一種錳鈦復合改性沸石及其制備方法和應用，以解決傳統改性濾料錳去除效果不理想的問題。

為了解決上述問題，本發明采用下述技術方案:

根據本發明的第一方面，提供了一種錳鈦復合改性沸石的制備方法，包括:對含有納米MnO₂、納米TiO₂和沸石的溶液攪拌、靜置，獲得凝膠；對所述凝膠進行干燥、研磨和焙燒，得到所述錳鈦復合改性沸石。

可選地，所述納米MnO₂和所述納米TiO₂的粒徑尺寸均在10-30nm的范圍內。